SU1069928A1

SU1069928A1 - Core for producing hollow ingot

Info

Publication number: SU1069928A1
Application number: SU813302483A
Authority: SU
Inventors: Валентин Иванович Коваленко
Original assignee: Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1981-06-19
Publication date: 1984-01-30

Abstract

1. СТЕРЯЕНЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛОГО СЛИТКА, содержащий полую оболочку и сердечник, размещенный в ней с кольцевым зазором, сообщенным с источником охла адак1дего агента, от личающийс тем, что. с целью расширени его технологических возможностей путем уравновешивани металлостатического давлени по высоте оболочки стержн , он снабжен тарельчатыми пружинами и .втулками , установленными с чередованием на сердечнике, и мexaнизмo сжати тарельчатых пружин, причем шаг тарельчатых пружин увеличиваетс снизу вверх. 2.Стержень по п.1, отлича-. ю щ и и с тем, чтошаг тарельчатых пружин равен 0,2-1,0 внутреннего дишиетра оболочки. 3,Стержень по п.1, отличаю щ и и с тем, что механизм сдати тарельчатых пружин выполнен в виде упругого элемента, установленного на верхнем конце сердечника.1. A STRAIN FOR OBTAINING A FLOOR INGOT containing a hollow shell and core placed in it with an annular gap communicated with a source of cooling agent other than that. In order to expand its technological capabilities by balancing the metalostatic pressure along the height of the core sheath, it is equipped with cup springs and bushings installed alternating on the core and compressing the cup springs, with the spacing of the cup springs increasing from bottom to top. 2. The rod according to claim 1, difference. y and u with the fact that the disc springs step is equal to 0.2-1.0 of the inner shell diameter. 3, The rod according to claim 1, I differ from the fact that the transfer mechanism of the disk springs is made in the form of an elastic element mounted on the upper end of the core.

Description

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к изго товлению полых слитков.The invention relates to foundry, in particular, to the manufacture of hollow ingots.

Известна форма дл , изготовлени полых слитков, содержаща изложницу с пустотелой оправкой, по оси которой установлен сердечник, а в зазоре между пустотелой оправкой и сердечником размеадеи трубки дл подачи сжатого газа 13 .A known form for the manufacture of hollow ingots, containing a mold with a hollow mandrel, along the axis of which the core is installed, and in the gap between the hollow mandrel and the core of the razmeadeya tube for supplying compressed gas 13.

Однако папучае1-/1ый в указанной форме полый слиток имеет дефекты в виде троцин со стороны пустотелой оправки, а также деформированную внутреннюю поверхность. Это св зано с тем, что по мере заливки расплавленного .металла в изложницу пустотела оправка нагрева тер ет механическую прочность и поэтому выпучиваетс внутрь под действием металлостатического давлени , зажима However, papuchae1- / 1st in this form, a hollow ingot has defects in the form of trocins from the hollow mandrel, as well as a deformed inner surface. This is due to the fact that as the molten metal is poured into the hollow mold of the hollow, the heating mandrel loses mechanical strength and therefore bulges inward under the action of metalostatic pressure, clamping

сердечник. Деформаци пустотелой , оправки от выпучивани в большинстве случаев не позвол ет извлечь сердечник из палого слитка и одновременно снижает размерную точность его внутренней поверхности.core. The deformation of the hollow mandrel from the bulging in most cases does not allow to remove the core from the flue ingot and at the same time reduces the dimensional accuracy of its inner surface.

Использование пустотелой оправки с увеличенной толщиной стенки дл обеспечени прочности по отношению к металлостатическому давлению приводит к поражению слитка внутренними трердинами от затруднени усадки корочки затвердевающего металла.The use of a hollow mandrel with an increased wall thickness to provide strength in relation to metallostatic pressure leads to the damage of the ingot with internal chaffs from hindering the shrinkage of the crust of the hardening metal.

того, наличие значительног между пустотелой оболочкой и сердечником снижает теплопередачу от пустотелой оправки к сердечнику и jiosTcsviy увеличивает врем нарастани корочки затвердевающего металла на пустотелой оправке. Величина зазора не может быть существенно уменшена , поскольку в нем размещены, трубки дл подачи сжатого газа. in addition, the presence of a significant gap between the hollow shell and the core reduces heat transfer from the hollow mandrel to the core and jiosTcsviy increases the rise time of the crust of solidifying metal on the hollow mandrel. The size of the gap cannot be significantly reduced, since it contains tubes for supplying compressed gas.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс устройство дл получени полого слитка, содержавшее изложницу и установленный в не стержень в виде полой оболочки С сердечникс 1, который размацен в Мей с кольцевым зазором и сообщен с источником охлаждающего газа. Устройство снабжено перегородками, расположенными в кольцевом зазоре и радел ющими его по высоте на изолированные камеры, кажда из которых сообщена с магистралью сжатого газа через регул торы давлени 2 .Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for producing a hollow ingot containing a mold and installed in a non-core in the form of a hollow shell C core 1, which is distributed in Mei with an annular gap and communicated with a source of cooling gas. The device is equipped with partitions located in the annular gap and separating it in height to isolated chambers, each of which is connected to the compressed gas main through pressure regulators 2.

Известное устройство не позвол ет без существенного усложнени KortСтрукции обеспечить равномерноеThe known device does not allow, without significant complication of the KortStructure, to ensure uniform

по высоте уравновешивание металлостатического давлени . Это вл.четс прэ1чиной локальных деформаций стержн , затрудн ющих его удаление из $ормы„height balancing metalostatic pressure. This is due to local strains of the rod, which make it difficult to remove it from the frame.

Цель изобретени - расширение технологических возможностей путем уравноволивани металлостатического давлени по высоте оболочки стержн The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities by balancing metallostatic pressure along the height of the shell of the rod

Поставленна цель, достигаетс тем, что стержень дл получени полого слитка, содержащий полую оболочку и сердечник, размещенный в ней с кольцевым зазором, сообщенным с источником охлаждаю1|его агента, снабжен тарельчатыми пружинами и втулками, установленными с чередованием на сердечнике, и механизмом сжати тарельчатых пружин, причем шаг тарельчатых пружин увеличиваетс снизу вверх.The goal is achieved by the fact that the rod for obtaining a hollow ingot containing a hollow shell and a core housed therein with an annular gap communicated with a source of cooling1 of its agent, is equipped with cup springs and bushings alternated on the core and a compression mechanism of the dish-shaped springs, with the spacing of the cup springs increasing from bottom to top.

При этом шаг тарельчатых пружин равен 0,2-1,0 внутреннего диаметра оболочки.The pitch of the disc springs is equal to 0.2-1.0 of the inner diameter of the shell.

Механизм сжати тарельчатых пружин выполненв виде j/ npyroro элемента , установленного на верхнем конце сердечника.The compression mechanism of the disc springs is made in the form of a j / npyroro element mounted on the upper end of the core.

Исход из прин тых значений шаго между двум нижними и двум верхними тарельчатыми пружинами остальные (промежуточные , тарельчатые пружины устанавливаютс с шагрм, пр мо Пропорционально возрастающим снизу вверх..Based on the adopted values of the shagues between the two lower and two upper cup springs, the rest (intermediate, cup springs are installed with shagrm, right Proportionally increasing from bottom to top.

Верхн тарельчата пружина св зана с винтовым механизмом сжати .The upper spring is connected with a screw compression mechanism.

На чертеже изображен стержень, размещенный в изложнице.The drawing shows a rod placed in the mold.

в/стройство содержит изложницу 1 с надставкой 2, внутри которых на поддоне 3 установлена оболочка 4 стержн с сердечником 5, размещенным в ней с кольцевым зазором 6.The device contains a mold 1 with an extension 2, inside which a shell 4 of rods with a core 5 placed in it with an annular gap 6 is installed on the pallet 3.

В кольцевом зазоре на сердечнике установлены тарельчатые пружины 7 и втулки 8. Верхн из тарельчатых пружин св зана через тарированную пружину 9 и шайбы 10 с винтовым механизмом , представл ющим собой резьбовую часть 11 сердечника и гайку 12. Нижн из-тарельчатых пружин упираетс в бурт 13 сердечника .,Тарельчатые пружины 7 имеют с сердечником зазоры 14 и контактируют скругленными образуки.,ими с оболочкой Втулки 8 размещены по отношению к оба)ючке с кольцевыми зазорми 15.Disc springs 7 and sleeves 8 are installed in the annular gap on the core. The upper of the disc springs is connected through a calibrated spring 9 and washers 10 with a screw mechanism, which is a threaded part 11 of the core and a nut 12. The bottom of the disc springs rests on the collar 13 core., Disc springs 7 have gaps 14 with the core and contact with rounded shapes. They with shell The sleeves 8 are placed in relation to both) yuchke with ring gaps 15.

С целью предупреждени короблени сердечника и создани охлаждающего эффекта внутри оболочки сердечник выполнен с осевым 16 л радиальнми 17 и 18 каналами дл подвода охлаждающего газа. При этом в радиальном канапе размещен патрубок 19, св занный с внешним источником охлаждающего газа.In order to prevent the core from warping and to create a cooling effect inside the shell, the core is made with an axial 16 L radial 17 and 18 channels for supplying a cooling gas. At the same time, a nozzle 19 is located in the radial canapes, which is connected with an external source of cooling gas.

Оболочка зафиксирована относител но надставки т гой 20. Дл предупреждени попаданий брызг металла и шлака оболочка перекрыта сверху куполообразной крышкой 21, имега-дей окна 22 под патрубок, предназначенные одновременно дл свободного выхода гор чего газа из оболочки стер , н . . . Сердечник оснащен рым-болтом 23, предназначенным дл монтажных операций и служсццим одновременно загл1ликой осевого канала. Над надставкой размещен разливочный ковш 2 Стрелками показано направление движени охлаждакидего газа. Устройство работает следующим образом. Услови монтазха и демонтажа требуют чтобы при вводе в оболочку тарельчатых пружини при ихизвлечении из неё между оболочкой и тарельчатыми пружинами был кольцевой зазор. После установки тарельчатых пружин на стержень кольцевой зазор требуетс устранить.-Дл этого с псмощью винтового механизма тарельчатые пружины сжимаютс и они по наибольшему диаметру вход т в контакт с оболочкой. В подготовленную форму из разливочного ковша 24 заливают расплавленный металл, а дл создани охлаждающего эффекта внутри оболочки 4 в ее,нижнюю часть одновременно подают охлаждающий газ через каналы 16-18 сердечника 5 и патрубок 19 От взаимодействи с расплавленны металлом оболочка нагреваетс и час тично тер ет механическую прочность С увеличением высоты столба расплав ленного металла в изложнице 1 возра тает металлостатическое давление на оболочку 4, однако она не выпучиваетс внутрь, поскольку поддерживает с изнутри тарельчатыми пружинами 7 которые охлазкдаютс сжатым газ тал. , В процессе заливки металла в изложницу металлостатическое давление .через оболочку передаетс тарельча1тым пругкинам, кажда из которых . ч астично уменьша сь в диаметре, спо собствует увеличению осевого габари та всего набора тарельчатых пружин и сжатию упругого элемента, размеще ного между гайкой и верхней тарельч той пружиной. От охлаждающего воздействи сжатого газа температура оболочки стер н постепенно снижаетс и на ее наружной поверхности образуетс увели чивающа с с течением времени короч ка затвердевающего металла. С ростом iтолщины этой корочки происходит уса /ка полого слитка,котора возможна благодар размещению втулок 6 с кол цевым зазором 15 по отношению к обо лочке 4, а также упругой деформации тарельчатых пружин 7 и пружины 9. С истечением времени, определ емого по формуле ,4(11 D)2+ 3, где Т - врем , мин; Н - высота полого стержн , м/ D - наружный диаметр оболочки, м, подачу сжатого газа внутрь оболочки 4 прекращают и патрубок 19 отсоедин ют от сердечника 5. Затем снимают крышку 21, гайку 12 отвинчивают на край сердечника 5, захватывают его за рым-болт 23 и извлекают краном из полого слитка. За это врем на внг11Н1ей стороне оболочки 4 образуетс корка металла, способна противосто ть металлостатическому давлению. При.температуре полого слитка 750-900 С его извлекают из изложнйцы 1. При извлечении сердечника гайку отвинчивают, в результате чего упругий элемент удлин етс , а тарельчатые пружины уменьшаютс в диаметре и между ними и пустотелой оправкой по вл етс кольцевой зазор. Естественно , что вследствие уменьшени диаметра оболочки,в-еличина э:уого зазора становитс меньшей, чем при монтаже. Предлагаема форма может быть использована дл отливки различных по высоте, внутреннему и наружноглу диаметру полых слитков. На основе экспериментальных данных и расчетов получены данные по толщине оболочки стержн дл различных полых слитков, представленное в Таблице. Материал оболочки выбирают в зависимости от. материала отливаемого полого слитка. Если отливаемый полый слиток стальной, то и оболочку , ст ержн выпол н ют сталь ной. Предпочти тел ь но, чтобы марка стали пусто-. талой оправки соответствовала марке стали отливаемого слитка. Отклонени допускаютс в случае, когда внутренн прэерхность полого слитка будет проходить механическую обработку. Материалом дл иэготовЯе мЯ тарельчатых пружин служат сплавы с карбидны1л упрочнениемВУС-6 иВУС-6А , упруго воспринимающие,нагрузку при температуре до 800 С. в качестве заменителей могут быть использованы пружинные сплавы высокой теплостойкости, такие как 7РНХБМЮ, 52НКХБ№Э, ХН77ТЮР {Э.И437, СНбВВКТЮ (ЭП578 /, ХН67ВМТЮ (ЭП202 . Данные сплавы применимы дл упругих элементов, работающих при 550-700 С. Благодар псдаче сжатого газа внутрь пустотелой оправки создаетс охлаждающий эффект, ограничивающий нагрев тарельчатых пружин до 300400 С. В св зи с этим возникает возможность многократного использовани этих пружин.The casing is fixed relative to the extension of the thrust 20. To prevent splashes of metal and slag from falling, the casing is closed from above with a dome-shaped cover 21, and has windows 22 under the nozzle intended simultaneously for free exit of hot gas from the casing, Sr. . . The core is equipped with an eyebolt 23 intended for assembly operations and serves simultaneously an axial channel head. A casting ladle is placed above the extension 2. The arrows indicate the direction of movement of the cooling gas. The device works as follows. The conditions of installation and disassembly require that, when inserting the cup springs into the casing, when extracting them from it between the casing and cup springs there is an annular gap. After the disc springs are mounted on the rod, the annular gap needs to be removed. For this, the disc springs are compressed with the screw mechanism and they come into contact with the sheath by the largest diameter. The molten metal is poured into the prepared mold from the pouring ladle 24, and to create a cooling effect inside the shell 4, cooling gas is fed through the lower part of the core 4 through channels 16-18 of the core 5 and nozzle 19 The shell heats up and partially loses its interaction with the molten metal. mechanical strength With an increase in the height of the molten metal column in the mold 1, the metalostatic pressure on the shell 4 increases, but it does not bulge inwards, since it supports the inside of the bellows reins 7 which are cooled by compressed gas thaw. In the process of pouring the metal into the mold, the metalostatic pressure through the casing is transferred by plate to each other, each of them. Astrically decreasing in diameter, it contributes to an increase in the axial dimension of the whole set of disk springs and to the compression of an elastic element placed between the nut and the upper plate with that spring. Due to the cooling effect of the compressed gas, the temperature of the shell is gradually reduced and on its outer surface a crust of hardening metal increases over time. With the growth of the thickness of this crust, a barb / bar hollow ingot occurs, which is possible due to the placement of the sleeves 6 with the annular gap 15 with respect to the shell 4, as well as the elastic deformation of the belleville springs 7 and the spring 9. With the expiration of the time determined by the formula 4 (11 D) 2+ 3, where T - time, min; H is the height of the hollow rod, m / D is the outer diameter of the shell, m, the supply of compressed gas inside the shell 4 is stopped and the pipe 19 is disconnected from the core 5. Then the cover 21 is removed, the nut 12 is unscrewed to the edge of the core 5, bolt 23 and remove the crane from the hollow ingot. During this time, a metal crust is formed on the vn111 side of the shell 4, which is able to withstand metallostatic pressure. At a temperature of 750-900 C hollow ingot, it is removed from the above 1. When the core is removed, the nut is unscrewed, with the result that the elastic element lengthens and the belleville springs decrease in diameter and an annular gap appears between them and the hollow mandrel. Naturally, due to a decrease in the diameter of the shell, the magnitude of this gap becomes smaller than during installation. The proposed form can be used for casting various in height, inner and outer diameter of hollow ingots. On the basis of experimental data and calculations, data were obtained on the thickness of the shell of the rod for various hollow ingots, presented in the Table. The shell material is chosen depending on. cast hollow ingot material. If the molded hollow ingot is made of steel, then the shell, steel can be made of steel. Prefer tel but to mark became empty. thawed mandrel corresponded to the steel grade of the cast ingot. Deviations are allowed in the case where the inner surface of the hollow ingot will be machined. As a material for the fabrication of disc springs, there are alloys with carbide-reinforced VUS-6 and VUS-6A, elastically perceiving, at altitudes of up to 800 C. I437, SNBVKTU (EP578 /, XH67BMTHU (EP202. These alloys are applicable for elastic elements operating at 550-700 C. Thanks to the compressed gas, a cooling effect is created inside the hollow mandrel that limits the heating of the cup springs to 300400 C. In connection with this, flushes the possibility of multiple use of these springs.

В качестве газа используют азот, теплопроводность которого при и при давлении Д01325 Н/м составл т ет Вт/м«град., а при и при том же давлении достигает 0,7215 Вт/МГрад. Газ подают под) давлением 0,08-0,1 МГ1а, расход составл ет 1-1 5 Nitrogen is used as a gas, the thermal conductivity of which at and at a pressure of D01325 N / m is W / m "deg., And at and at the same pressure it reaches 0.7215 W / MGrad. Gas is fed under) pressure of 0.08-0.1 MG1a, consumption is 1-1 5

Параметры тарельчатых пружин определ ют по методике, изложенной в приложении 1 ГОСТ 3057-79 Пружины тарельчатые. Технические услови .The parameters of the Belleville springs are determined according to the method described in Appendix 1 of GOST 3057-79. Belt springs. Technical conditions

Экономический эффект от использовани изобретени составл ет не менее 4,56 руб. на казвдую тонну полых слитков.The economic effect of using the invention is not less than 4.56 rub. per cavd ton of hollow ingots.

Толщина оболочки.стержн , ммShell Thickness, mm

Высота полого слитка, ммThe height of the hollow ingot, mm

1515

8-1С8-1С

30thirty

28002800

39003900

55005500

13501350

Claims

1. ROD FOR OBTAINING A HOLLOW INGOT, containing a hollow shell and a core placed in it with an annular gap communicated with a source of cooling agent, characterized in that, in order to expand its three-technological capabilities by balancing the metallostatic pressure along the height of the core shell, it is equipped with Belleville springs and bushings mounted alternately on the core, and a Belleville spring compression mechanism, wherein the step of the Belleville springs increases from bottom to top.

2. The rod according to claim 1, characterized in that the step of the Belleville springs is equal to 0.2-1.0 of the inner diameter of the shell.

3. The rod according to claim 1, distinguished by the fact that the compression mechanism of the Belleville springs is made in the form of an elastic element mounted on the upper end of the core.